技術課堂 功放最佳工作狀態—前后匹配

【中國數字視聽網訊】功放的最佳工作狀態是前后的匹配，也就是輸入端應與信號源相匹配，輸出端與揚聲器負載RL相匹配。在此情況下，功放的功率效率能得到充分的發揮，功放能長期可靠地運行，傳送功率高，聲信號不失真，一般輸入端的匹配比較簡單，通常信號源的輸出阻抗在600Ω左右，而專業功放的輸入阻抗大都在10kΩ以上，顯然，信號源的輸出信號大部分都能輸入到功放的前置放大級上。功放的輸出是聲音的功率信號，這些功率信號能有效地不失真地傳送到揚聲器上，轉換成聲音，這里涉及到以下幾方面的匹配問題。

1. 阻抗的匹配

把功放看做一個等效電路，其輸出阻抗為R0和揚聲器負載RL形成電流回路，回路上的作用電壓U，負載RL上的電壓即輸出電壓為U。

負載上獲得的功率在什么情況下負載兩端能取得最大的功率？很明顯，把W當做函數，把RL當做變量，求W極值，便會得到R0= RL時，W最大，也就是說，揚聲器要獲得功放的輸出的最大功率，條件是：揚聲器負載阻抗應等于功放的輸出阻抗。若揚聲器負載阻抗大于功放的輸出阻抗，功放的功率不能得到很好的傳送，導致內熱增加，影響功率管工作穩定性，甚至會因過熱而損壞。若揚聲器負載阻抗小于功放的輸出阻抗，輸出的功率信號失真，功率管內部耗損功率急劇上升，會過度發熱而燒毀。所以，只有滿足上述阻抗匹配條件，功放才能正常運行。

2. 功率的匹配

在滿足功放阻抗匹配的條件下，若功放輸出的功率大于揚聲器長期可靠運行的額定功率，揚聲器雖能得到最大功率，但必然使揚聲器音圈發熱，機械性能被破壞。若功放的輸出功率小于揚聲器的額定功率，揚聲器發聲功率不能充分發揮，還可能引起發聲頻段變窄，輻射聲音不平衡。因此，必須使功放工作時的輸出功率等于揚聲器的額定功率。即功放的工作功率等于揚聲器的額定功率，這是功放功率匹配條件。功放經常運行在音樂信號下，而音樂信號的起伏是很大的，就一般音樂而言，音樂峰值功率是功放的額定功率的4倍，為了使功放長期可靠地運行，須讓功放工作時留有儲備量，功放的儲備量定義為：

功放的最大不失真功率P0定義為：在負載8Ω時，總諧波失真不大于1%的條件下，功放所輸出的連續正弦波功率。而功放的額定功率則取為功放最大不失真功率的一半，即P0/2;功放的儲備量可取3～8，如果取3，則可以得到功放的工作功率=2/3×功放的額定功率，也等于揚聲器的額定功率。此關系式可作為音響工程配置揚聲器額定功率和功放的額定功率的關系式。

3. 阻尼因子

功放的負載并非純電阻，而是揚聲器音圈，音圈有一定的電感，是感性負載，其阻抗值與信號頻率有關，輸出信號能否得到很好的輸送，牽涉到輸出路的阻尼問題，阻尼因子（或叫阻尼系數）定義為：揚聲器負載阻抗/功率管的內部電阻（含接線線阻），這個比值愈大，說明揚聲器振動阻尼快，功率管工作狀態愈穩定，通常大于200:1。